泸州龙眼主要气象灾害特征及其与产量的灰色关联分析

王 翔，武 伟，上官昌贵，黄晚华

（1. 四川省泸州市气象局，四川 泸州646000；2. 四川省气象局，四川 成都610071；3. 湖南省气象科学研究所，湖南 长沙410118）

以四川省泸州市为代表的内陆地区，是龙眼栽培的北缘区域，属龙眼栽培次适宜区，栽培史在2 000 a 以上，种质资源十分丰富。由于其地理位置特殊，泸州龙眼以果实晚熟、优质闻名于世，已成为我国重要的龙眼种植区。然而，泸州作为我国龙眼的最北缘种植区域，各类气候风险较大，特别是随着年际间气候要素变化，低温冻害、连阴雨、风雹灾害等气象灾害发生较多，导致龙眼产量波动、徘徊。对广西、广东等南亚热带的龙眼气象灾害已有研究报道，但对中亚热带的龙眼气象灾害研究很少。

泸州龙眼地方品种种植历史悠久，其生理特性和对气象灾害适应程度与华南地区的差异较大。有文献表明华南龙眼在最低气温-2～-3℃，成年果树受害率达到50%～80%[1]，但实际调查中发现，泸州龙眼在数次最低气温＜-2℃的短时低温天气，其受害率远低于华南地区相应温度下的受灾率（如2002年），气温在5℃左右或以下持续数天，则受害率较高（如2008年），这表明华南龙眼和泸州龙眼受气象灾害影响的程度基本一致。匡昭敏等研究发现，在华南地区对龙眼产量影响最大的气象灾害为高温“冲梢”[2]，但针对泸州龙眼产量影响最大的气象灾害还未见报道。泸州龙眼的主要气象灾害特征可能与华南地区不一样，因此，本研究对泸州龙眼的安全生产具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 资料来源

本文资料包括1976～2013年有灾害年份的龙眼种植面积、单产及各灾情受灾面积。龙眼种植和灾害资料来源于市统计局、农业局、救灾办、市图书馆。气象灾害由泸州市5个气象站1976～2013年气象统计得到，来源于泸州市气象局。

1.2 气象灾害因子的选取

龙眼产量形成因子主要是挂果率和果实大小，挂果率与成花数、成果数有关。因此，影响成花、成果的气象因子即可视为影响泸州龙眼的主要气象灾害因子。在已有的研究中表明，产量形成关键期(花芽期、花期、第一次生理落果期、第二次生理落果期)遭遇的气象灾害是龙眼的主要气象灾害。另外，由于种植带是最北缘地带，是否能安全越冬（冬季冻害）也是一个必须考虑的因子[3]。因此，结合泸州气候的特点和泸州龙眼的物候特征得出影响龙眼产量的主要气象灾害有：冬季低温冻害（12月～翌年2月），花芽形态分化期的高温冲梢（3～4月初），花穗、花期、第一次生理落果期的春旱、连阴雨（3～5月）和第二次生理落果期的夏、伏旱、高温日灼（6月中旬～8月）。在统计中，春旱、夏旱、伏旱统一称为干旱。统计灾害指标参照匡昭敏等[2]提出的指标。

2 泸州龙眼主要气象灾害特征及影响

2.1 低温冻害

龙眼低温冻害是指龙眼在遭受低温天气造成植株死亡或者减产的气象灾害。据统计泸州发生龙眼低温冻害的平均年份有11 a，发生频率为30%，发生时段主要集中在12月下旬至2月上旬。其中，强度最大的年份为2008年，最长持续日数达13 d，龙眼产量不足正常年份的3%，果树损害率90%以上、死亡10%左右，且翌年单产比正常年份少30%以上。2000年以来，随着全球环境变暖，发生的频率有所下降，仅发生过2 次。由于秦岭对冷空气的阻挡作用，位于四川盆地的泸州冬季气温比同纬度的华东地区高3～4℃，极端最低温度在0℃左右，所以发生低温冻害的频率不高，但冻害影响却十分明显。低温冷冻主要影响春芽的萌发和生长，冻伤、冻死春芽，造成果树无法正常抽梢、形成花芽，导致花少而减产，严重时造成叶片焦枯、枝条干裂，甚至整株死亡，一般30%以上叶片受冻焦枯的果树当年不会开花。

2.2 风雹灾

据统计，泸州龙眼种植区遭受风雹灾害有5 a，泸州龙眼种植区风雹灾平均年发生频率为14%。37 a 来泸州龙眼主产区最为严重的一次风雹灾发生在1989年4月20日，最大风速超过了30 m/s，灾害造成全市龙眼大面积枝断树倒，并且正值花穗现蕾期，受灾果树当年未开花，全部绝收，当年全市龙眼产量仅为正常年份的10%。泸州的风雹灾一般发生在龙眼开花至果实成熟时期，受害特征为花、叶、果部分被刮落或打落，严重时树枝折断，果树倒地，龙眼大幅度减产或绝收。

2.3 连阴雨灾害

连阴雨是在龙眼生育期出现连续的降水，日照时数偏少50%以上的天气过程。在龙眼花期和幼果期，7 天以上的连阴雨将会对龙眼致害[4]。4月下旬至5月下旬为泸州龙眼的开花期至幼果期，此间遭遇连阴雨会造成结果率降低，幼果脱落，病虫害发生严重。据统计，泸州龙眼种植区连阴雨发生频率为35%。最严重的一次连阴雨灾害发生在1991年5月，雨日达27 天，日照不足常年的20%，并伴随着低温天气，大面积龙眼出现花而无果，造成严重减产，平均单产不足正常年份的20%。近10年来连阴雨天气发生频率有所增加，但未造成严重灾害，可能与农技措施的改良有关，根据天气预报进行人工防控，有效提前或推迟了泸州龙眼的生育期，人为避开了阴雨时段。

2.4 旱灾

据统计，泸州市发生干旱的年份有26 a，发生频率达70%。近10年来发生频率有所增加，尤其是高强度的大旱有明显增加，如2006年和2011年这两年的旱灾是在有气象资料以来最为严重的2 次。2006年，泸州发生了长达51 天的高温伏旱天气，塘库干涸，人畜饮水困难，龙眼树受灾近60%，受灾果树至少减产40%。泸州龙眼遭受的干旱多为伏旱，特别是夏伏连旱，其影响主要表现为落果和阻止果实膨大。虽然干旱发生频率大，龙眼树根系发达，一般性干旱不会至灾，并且干旱是一个发展的过程，有预见性，只要水源充足，救灾容易，所以，即使大面积发生旱灾，灾害影响也较小。但若水源不足，无法及时救灾，旱情则会迅速发展，影响会快速变大。

2.5 高温

泸州龙眼高温灾害分为春季高温冲梢和夏季高温日灼。这两种灾害在泸州地区发生的频率较小，不足20%。在花芽分化期日均温连续3 天≥18℃，龙眼将发生高温冲梢[5]。泸州龙眼花芽形态分化期一般在3月，据统计，泸州发生高温冲梢的年份有6 a，发生频率为16%，发生频率明显低于华南地区。发生频率从西到东逐渐加大，合江县种植区相对最大。近10 a 发生频率有所增大，这可能与全球气候变暖有关。最为严重的一次是在1990年3月中下旬，种植区连续6 天日均温≥18℃，最高日均温达22.4℃，全市有2/3 的龙眼果树受灾，发生灾害的果树减产50%以上。

高温日灼是指较高的温度和强烈的日照对作物造成的不利影响。龙眼幼果在连续3 天日最高气温≥38℃，连续5 天日最高气温≥35℃，日照时数在10 h 以上的天气过程下将会有轻微灼伤[2]。高温日灼发生在龙眼第二次生理落果时影响较大，会造成幼果脱落，随着高温日数持续时长的增加灾害加重。泸州龙眼发生高温日灼灾害的概率较小，据统计发生高温日灼的年份仅有4 a，发生频率仅有10%，属于小概率灾害。

2.6 其他气象灾害

洪涝和倒春寒对泸州龙眼产量也有一定不利影响。按照气象标准，洪涝在泸州发生频率为41%，但实际造成龙眼洪涝灾害的概率只有22%，主要原因是龙眼作为多年生乔木，根系发达，抗涝性强。倒春寒是指3～4月降温幅度达到8℃，日均温降低到10℃以下并持续3 d以上的低温冷害，主要影响泸州龙眼的成花。倒春寒在泸州龙眼种植区发生频率很低，不足10%。

3 气象灾害与龙眼产量的灰色关联分析

3.1 龙眼受灾和龙眼减产情况

3.1.1 气象灾害受灾情况 通过调查、收集龙眼灾害资料整理后见表1。由表1 可见，泸州龙眼受灾主要是干旱、低温冻害、连阴雨、高温日灼、洪涝、倒春寒、高温冲梢、大风冰雹等。

3.1.2 龙眼产量波动分析

表1 泸州龙眼面积、主要气象灾害受灾面积及单产统计表

由于龙眼为多年生果树，产量与树龄、管理水平、土壤肥力关系密切，且产量有大小年现象，本研究只探讨产量与气象灾害的关系。泸州龙眼正常年份产量为3 000 kg/hm2，根据龙眼产量（统计数据）与正常年份产量的比较分析（表1），由Excel 软件生成减产率柱状图，见图1。

由图1 可知，泸州龙眼在1976～2013年这33年中有5年减产80%以上，为极重灾年份，特别是2008年，单产仅75 kg/hm2，减产98%，几乎绝收。减产率50%～80%的年份有2 a，属于重灾年份。其他年份减产率在10%～50%，属于中度受灾年份。收集到的17年受灾资料中每年都有不同程度的减产，但减产差异大，说明泸州龙眼产量与气象灾害类别、灾害强度的相关性大，这需要利用产量与灾情资料进行进一步分析。

3.2 灰色关联分析

影响泸州龙眼产量的气象灾害多种多样，不同产量形成期所受灾害不同，整个生育期有的灾害叠加影响，每年发生的灾害类别、面积都不一样，定量分析难度较大。而灰色关联分析法能较好地分析出各类气象灾害与产量的关联度，关联度大的，说明其对产量的影响大。

3.2.1 建立参考序列和比较序列

图1 泸州龙眼各受灾年份单产减产率图

把收集到的17个受灾年份的产量数据作为参考序列，设参考序列为A= {A1，A2，A3……An}，n=15；把表1中17年对应年份各类气象灾害的受灾率列为比较序列，设比较序列B={Bi1，Bi2，Bi3}，i=8，为8种气象灾害，n=16。由于气象灾害的发生对龙眼产量造成的是消极影响，也就是说气象灾害对龙眼产量起的是负面作用,二者呈负相关关系，因此，在分析的实际操作中首先需要将这种负相关关系转为正相关关系进行建模，才能得出正确的分析结果，这里对比较序列数据进行逆化算子作用像转化处理[6]，公式为：b=1-（受灾面积/挂果树面积）。由此可得到参考序列A 和8 组比较序列B（8种气象灾害受灾率逆化后的数列）

3.2.2 初始化序列

对参考序列和比较序列进行无量纲化，其方法是均值化和初值化。均值化是用序列所有数据的平均值除以各数据得到一个占均值百分比的新序列，初值化是指用序列的第一个数据除以所有数据得到一个占第一个数据百分比的新序列。由于参考序列和比较序列单位不统一，本研究中采用均值法得到单位统一为“百分数”的新的比较序列和参考序列[7]。

3.2.3 求绝对差

绝对差即初始化后的比较序列与参考序列之差的绝对值，公式为：

把初始化后的数据代入公式（1）计算可得到8 组新的序列。

3.2.4 求关联系数

取分辨系数ρ=0.5 计算各比较序列与参考序列在各时刻的关联系数。其计算公式为：

其中Δmin 和Δmax 分别指比较序列与参考序列间各时刻最小绝对差与最大绝对差，即表3 中的最大值和最小值。把求出的绝对差各列数据代入公式（2）可计算得出各类气象灾害与产量的关联系数。

3.3.5 求关联度并排序

取等权关联度，计算公式为：

也就是取求出的关联系数各列的平均值。把求出的关联系数的数据代入公式（3）计算，结果和排序如表2。

表2 各类气象灾害与泸州龙眼单产的关联度及排序

根据灰色关联分析法原理，关联系数越大，其对参考目标的影响越大，根据表2 得出各类气象灾害对泸州龙眼产量影响程度从大到小排序依次为：低温冻害＞风雹灾害＞连阴雨害＞高温日灼＞洪涝灾害＞倒春寒害＞高温冲梢＞干旱灾害。低温冻害与产量的关联度最大，说明其影响程度最大，因此，泸州龙眼生产上首先要注重防范低温冻害。

4 小结与讨论

从气象灾害特征看，干旱和洪涝的发生频率虽然较高，但受灾频率不高，主要与龙眼为乔木，对干旱和洪涝的抗逆性较强。低温冻害和风雹灾发生频率虽然不高，但成灾率和绝收率都较高。

从气象受灾和泸州龙眼产量灰色关相分析，得到泸州地区对龙眼产量影响最大的气象灾害是低温冻害，其次是风雹灾害，其他连阴雨害、高温日灼、洪涝灾害等影响也较大，倒春寒害、高温冲梢、干旱灾害对龙眼影响小。

低温冻害影响大的原因主要是难以有效防控，风雹灾害虽然防控难，但发生范围较小、时间短，影响面积相对较小，连阴雨害、高温日灼、洪涝灾害发生频率较低，故影响程度相对较小，干旱灾害虽然发生频率最高，但水源充足时能及时抢救，可挽回损失。说明在泸州地区需要重点防范的气象灾害是低温冻害。同时，在品种改良上应重点考虑抗冻害品种的筛选。

[1]朱建华,黄世安,彭宏祥,等.龙眼冻害程度与恢复生长、成花关系调查[J].广西热带农业,2004,95(6):20—21

[2]匡昭敏,李 强.龙眼气象灾害指标及发生规律研究综述[J].中国南方果树，2003,（06）：35-38.

[3]陈 虎.龙眼寒冻害研究进展[J].安徽农业科学,2010,38(2):695-698.

[4]文志华.气象因子与龙眼开花结果的关系研究[J].中国南方果树,2000,(2):24-25.

[5]阮玲云.蕉城晚熟龙眼种植的气候条件分析[J].福建果树,2009,（3）：48-51.

[6]李先琨.农业自然灾害系统灰色分析方法的探讨[J].广西科学,1995,2(2):51-55.

[7]潘护林.山东省农业气象灾害灾情统计特征与灰色关联分析[J].西北师范大学学报,2008,(5):94-98.

[8]陈 垚，于爱兵，王 敏，等.用灰度关联分析法确定性能参数对金属材料切割加工性的影响[J].制造技术与机床,2006,(9):25-28.

[9]李艳兰，苏 志，涂方旭.若干气候因素对广西荔枝龙眼产量的影响[J].广西科学院学报,2002,(03)：14-17.

[10]陈宝国.2008年初极端寒冷天气对荔枝龙眼成花的影响.中国科学技术协会,2008防灾减灾论坛论文集,2008:33-38.

[11]温福光.龙眼花芽分化期寒害及其减灾对策[J].热带作物科技，1993,(5)：42-44.

[12]Krajewski AJ，Rabe E.Citrus flowering:Acritical evalutiong[J].Hort Sci,1995,（11）：34-36.